[发明专利]掺杂钇铝石榴石激光晶体的生长装置、晶体生长炉及制备方法

权利要求书

1.掺杂钇铝石榴石晶体的生长装置，包括：坩埚、设置在所述坩埚外部的保温筒、设置在所述保温筒外部的铜感应加热线圈、以及穿过所述保温筒伸入所述坩埚内部的籽晶杆；

所述保温筒的底部设有通孔，所述通孔用于向所述坩埚底部通入氮气；

所述保温筒的顶部的中间位置设置有用于穿过所述籽晶杆的第一圆孔，所述第一圆孔的直径为90mm-140mm；

所述坩埚为钨坩埚或者钼坩埚；

所述保温筒的材质为掺碳的氮化硼陶瓷。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保温筒包括由内至外依次连接的内保温筒、中保温筒和外保温筒；

所述内保温筒与所述中保温筒，以及所述中保温筒与所述外保温筒之间分别设有第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙的宽度均为1-2mm；

所述内保温筒的材质为掺碳量为8wt％-10wt％的掺碳的氮化硼陶瓷，壁厚为10mm-15mm；

所述中保温筒的材质为掺碳量为4wt％-6wt％的掺碳的氮化硼陶瓷，壁厚为25mm-35mm；

所述外保温筒的材质为掺碳量为0.01wt％-2wt％的掺碳的氮化硼陶瓷，壁厚为10mm-15mm。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述坩埚设置在所述内保温筒的底部，所述内保温筒的内径比所述坩埚的外径大8mm-10mm，所述内保温筒的高度为所述坩埚的高度的2.5倍-3.5倍；

所述坩埚的内径为120mm-250mm，所述坩埚的壁厚为6mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述通孔的直径为3mm-6mm。

5.与权利要求1-4任一项所述的装置相配合的晶体生长炉，所述晶体生长炉的炉膛底部设置有带有第一阀门的进气管，所述进气管与所述通孔连接；所述晶体生长炉的炉膛上部还设置有带有第二阀门的排气管；

所述晶体生长炉的炉膛顶部的中间位置设置有用于穿过所述籽晶杆的第二圆孔；

所述晶体生长炉的炉膛顶部设置有用于观察晶体生长情况的观察窗口。

6.一种生长掺杂钇铝石榴石晶体的制备方法，利用权利要求1-4任一项所述的装置以及权利要求5所述的晶体生长炉，通过感应加热密闭惰性保护气氛提拉法生长掺杂钇铝石榴石晶体；

所述感应加热密闭惰性保护气氛提拉法依次包括：升温熔料、下籽晶、放肩、等径、拉脱降温、取晶过程，

在所述拉脱降温过程中，拉脱生长的掺杂钇铝石榴石晶体，至所述掺杂钇铝石榴石晶体的末端与熔体液面的距离为10mm-30mm，然后通过设置在坩埚底部的通孔向所述坩埚底部吹氮气，对坩埚底部进行冷却，使位于所述坩埚底部的熔体首先得到凝固，然后再进入降温程序对所述掺杂钇铝石榴石晶体进行冷却降温。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过设置在晶体生长炉的炉膛的顶部的观察窗口，来辅助所述下籽晶过程以及观察晶体的生长情况，并根据观察到的晶体的生长情况，对下籽晶、放肩和等径过程进行调整。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述掺杂钇铝石榴石晶体包括掺杂有稀土金属离子和/或过渡金属离子的掺杂钇铝石榴石晶体；

所述稀土金属离子选自Nd、Yb、Ce、Ho、Tm、Er、Ho中的至少一种；所述过渡金属离子为Cr。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述掺杂钇铝石榴石晶体为掺Nd钇铝石榴石晶体。